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         ？萍加邢薰?!-- 益境環(huán)?div   id="m50uktp"   class="box-center">  ？萍?font style="font-size:22px;">-專業(yè)從事各種廢水處理及回用工程 -->
          
    
           
          專業(yè)從事煙氣除塵、有機(jī)廢氣治理
          ，各種工業(yè)
          、生活廢水處理及回用工程
          ，以及環(huán)保設(shè)備運(yùn)營(yíng)工程
          。

          
       
          
       
          
           
          全國(guó)服務(wù)熱線
          
          
          
       
           

       
       
       
    
           
    
     
  
          
  

          




          


          
  
  
  
           
  
  
   

          
  
  
  
  
          
  

          







          
  
          
    
          
      
  
   
	
	
	
	
          
	  
          
        
          詳細(xì)內(nèi)容
          
          
         
    
      
          
      
           
          如何去除制革廢水    
          

 
          1 引言
          


          　　鉻鹽在制革工業(yè)中的有效利用率僅為60%左右
          ，其余則以Cr3+的形式殘留在廢水和污泥中，并在環(huán)境和生物體內(nèi)富集
          ，從而嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展.同時(shí)
          ，制革工業(yè)中還使用了許多表面活性劑，所使用的表面活性劑中
          ，辛基酚聚氧乙烯醚(OPnEO)的使用量最大.由于辛基酚聚氧乙烯醚具有難降解
          、疏水性、脂溶性和生物累積性等特點(diǎn)
          ，大量使用產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境污染.而在含Cr3+的制革廢水中
          ，OPnEO等有機(jī)污染的存在使Cr3+在環(huán)境中的行為變得更為復(fù)雜，增加了廢水治理的難度.
          


          　　目前
          ，國(guó)內(nèi)外對(duì)Cr3+和OPnEO的處理方法主要有物理吸附法
          、化學(xué)沉淀法以及生物處理法，其中生物法因來(lái)源廣泛
          、成本較低
          、無(wú)二次污染等特點(diǎn)備受關(guān)注.其中，生物處理法大多集中于針對(duì)單一污染物的去除
          ，而實(shí)際要處理的對(duì)象為多種污染物組成的復(fù)合體系
          ，以往針對(duì)單一污染物的研究成果應(yīng)用到實(shí)際環(huán)境治理時(shí)會(huì)因?yàn)槠渌廴疚锏拇嬖诙_(dá)不到預(yù)期的效果，因此
            ，對(duì)于研究微生物混合菌去除環(huán)境中的復(fù)合污染物更具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.
          


          　　本論文以實(shí)驗(yàn)室篩選保存的微紫青霉菌B5和醋酸鈣不動(dòng)桿菌H1按不同比例配置成混合菌
            ，開展混合菌同時(shí)去除Cr3+與OPnEO的實(shí)驗(yàn)研究
            ，獲得以1:1配制成的混合菌Z1對(duì)Cr3+和OPnEO的同步去除效果最好
            ，由此采用不同的固定載體對(duì)混合菌Z1進(jìn)行包埋，研究影響固定化混合菌Z1對(duì)Cr3+和OPnEO同步去除的主要環(huán)境因素
            ，并對(duì)Cr3+和OPnEO的去除條件進(jìn)行響應(yīng)面法優(yōu)化
            ，從而確定固定化混合菌Z1對(duì)Cr3+和OPnEO同步去除的最佳條件組合
            ，研究結(jié)果為典型復(fù)合污染物的治理提供了新的思路和理論依據(jù).
          


          　　2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
          


          　　2.1 實(shí)驗(yàn)材料
          


          　　2.1.1 菌株來(lái)源
          


          　　微紫青霉菌B5(Penicillium janthinellum);醋酸鈣不動(dòng)桿菌H1(Acinetobacter calcoaceticus)，菌株B5和H1按照1:1配置成混合菌Z1.
          


          　　2.1.2 培養(yǎng)基
          


          　　LB培養(yǎng)基：酵母浸出物
            ，5.0 g;胰蛋白胨
            ，10.0 g;NaCl，10.0 g;TX-100(OPnEO
            ，n=9~10)
            ，1.0 g;蒸餾水定容至1000 mL;調(diào)節(jié)pH值至7.2;121 ℃滅菌20 min，備用(LB固體培養(yǎng)基在制備LB培養(yǎng)基過程中添加瓊脂粉15~20 g).
          


          　　PDA培養(yǎng)基：葡萄糖
            ，20 g;馬鈴薯
            ，200 g(馬鈴薯去皮切塊，加去離子水煮沸10 min
            ，過濾);一定量堿式硫酸鉻
            ，蒸餾水定容至1000 mL，自然pH
            ，121 ℃滅菌20 min
            ，備用.
          


          　　無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基(MS)：取K2HPO4，0.4 g;KH2PO4
            ，0.4 g;NaCl
            ，0.1 g;(NH4)2SO4，0.04 g;MgSO4·7H2O
            ，0.1 g;MnSO4·H2O
          ，0.01 g;Fe2(SO4)3·H2O，0.01 g;NaMoO4·2H2O
          ，0.01 g;加水定容至1000 mL;121 ℃下滅菌20 min
          ，備用.
          


          　　2.1.3 主要實(shí)驗(yàn)儀器
          


          　　LRH-250-Z型恒溫振蕩培養(yǎng)箱;紫外可見分光光度計(jì)(上海);EASYpureⅡBarnstead ultrapure Water System，超純水凈化系統(tǒng);J2-MC型冷凍離心機(jī)(美國(guó)BECKMAN公司);AGILENT 1100型高效液相色譜儀(美國(guó));分離柱：ZORBAX Edipse XDB-C18.
          


          　　2.1.4 實(shí)驗(yàn)試劑
          


          　　TX-100(OPnEO
          ，n=9~10)
          ，SIGMA試劑公司;十二烷基硫酸鈉(Sodium dodecyl sulfate，SDS
          ，TCI(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司;改性秸稈載體
          ，海藻酸鈉，聚乙二醇;堿式硫酸鉻
          ，乙酸
          ，其他試劑均為分析純.
          


          　　2.2 試驗(yàn)方法2.2.1 固定化載體的制備
          


          　　海藻酸鈉固定化小球的制備;聚乙二醇固定化小球的制備;改性秸稈的制備.
          


          　　2.2.2 Cr3+和OPnEO的同步去除試驗(yàn)
          


          　　在50 mL三角燒瓶中分別加入25 mL的OPnEO無(wú)機(jī)鹽液體培養(yǎng)基(OPnEO濃度為1000 mg·L-1)和25 mL的Cr3+(Cr3+濃度為1000 mg·L-1)無(wú)機(jī)鹽液體培養(yǎng)基，用1 mol·L-1的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至7.5
          ，塞上棉塞
          ，包扎后，121 ℃滅菌30 min.待培養(yǎng)基冷卻后，在無(wú)菌操作臺(tái)中對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行編號(hào)標(biāo)記
          ，分別加入相同質(zhì)量的固定化顆粒(20 g·L-1)
          ，于28 ℃、搖床轉(zhuǎn)速為125 r·min-1的恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h
          ，每組設(shè)3個(gè)平行樣.
          


          　　2.2.3 Cr3+和OPnEO同步去除率的計(jì)算
          


          　　HPLC測(cè)定OPnEO的殘留量
          ，二苯碳酰二肼法測(cè)定Cr3+的濃度.
          


          


          　　(1)
          


          　　式中，R為OPnEO的去除率;a為OPnEO初始濃度(mg·L-1);b為降解48 h后測(cè)定的OPnEO濃度(mg·L-1).
          


          


          　　(2)
          


          　　式中
          ，Q為Cr3+的去除率;B為Cr3+初始濃度(mg·L-1);b為培養(yǎng)48 h后測(cè)定的Cr3+濃度(mg·L-1).
          


          　　2.2.4 OPnEO標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定及最佳固定化材料的選擇
          


          　　稱取1.0 g OPnEO(TX-100
          ，n=9~10)用色譜甲醇溶解，蒸餾水定容至100 mL
          ，制成標(biāo)準(zhǔn)液保存?zhèn)溆?向系列10 mL容量瓶中分別加入0
            、0.02、0.10
            、0.20
            、0.40、0.60
            、1.00 mL OPnEO標(biāo)準(zhǔn)液
            ，色譜甲醛稀釋至刻度，0.22 μm微濾膜過濾
            ，用HPLC測(cè)定
            ，得到OPnEO的標(biāo)準(zhǔn)曲線，與去除實(shí)驗(yàn)測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)
            ，根據(jù)比對(duì)結(jié)果確定最佳固定化材料.
          


          　　2.2.5 響應(yīng)面法優(yōu)化固定化混合菌Z1的去除條件
          


          　　選取pH值
            、溫度、時(shí)間
          、OPnEO初始濃度
          、Cr3+初始濃度、外加氮源等6個(gè)對(duì)固定化混合菌Z1去除Cr3+和OPnEO影響最明顯的因素
          ，根據(jù)Placket-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理
          ，對(duì)11個(gè)考察因素進(jìn)行N=12的組合實(shí)驗(yàn)，以Cr3+去除率為響應(yīng)值
          ，從中篩選出對(duì)固定化混合菌Z1去除 Cr3+影響最顯著的3個(gè)因素;再通過最陡爬坡實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理
          ，以Box-Benhnken設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用Design Expert軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理
          ，得到固定化混合菌Z1去除Cr3+的最佳條件組合.
          


          　　(1) Placket-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
          


          　　通過單因素實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)
          ，菌株H1與B5具有較好的協(xié)同作用，對(duì)Cr3+和OPnEO的同步去除效果基本一致.根據(jù)Placket-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理
          ，以Cr3+的去除率為響應(yīng)值
          ，采用N=12的組合實(shí)驗(yàn)
          ，研究對(duì)固定化混合菌Z1去除Cr3+和OPnEO產(chǎn)生影響的6個(gè)條件，從中篩選出對(duì)固定化混合菌Z1去除 Cr3+和OPnEO產(chǎn)生影響的3個(gè)最顯著因素(表 1).
          


          　　(2) 最陡爬坡實(shí)驗(yàn)
          


          　　為更充分模擬真實(shí)情況
          ，根據(jù)Placket-Burman設(shè)計(jì)結(jié)果
          ，利用最陡爬坡實(shí)驗(yàn)路徑方法確定重要因子的最適濃度范圍
          ，從而更加精確地接近最佳值區(qū)域.
          


          　　(3) 響應(yīng)面分析法確定固定化混合菌Z1的最佳去除條件
          


          　　根據(jù)最陡爬坡實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行Box-Behnken設(shè)計(jì)
          ，利用Design Expert 8.0軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析求得最優(yōu)值，并繪制響應(yīng)面分析圖.
          


          　　表 1 Placket-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素及水平
          


          


          　　3 結(jié)果與討論
          


          　　3.1 固定化菌Z1對(duì)Cr3+和OPnEO的同步去除結(jié)果
          


          　　以聚乙二醇
          、改性秸稈
          、海藻酸鈉為固定化材料，得到固定化混合菌Z1對(duì)Cr3+和OPnEO的同步去除結(jié)果見表 2和圖 1.
          


          　　表 2 不同固定化材料固定混合菌Z1對(duì)Cr3+的去除結(jié)果
          


          


          　　從表 2和圖 1可知
          ，分別以聚乙二醇
          、改性秸稈、海藻酸鈉為載體固定混合菌Z1對(duì)OPnEO的去除率為53.926%
          、46.99%
          、55.145%，而對(duì)Cr3+的去除率分別達(dá)到58.4%
          、54.2%
          、60.9%，所以在3種固定化材料中
          ，以海藻酸鈉固定化混合菌Z1對(duì)Cr3+和OPnEO同步去除效果最好.關(guān)向杰等在研究中發(fā)現(xiàn)游離狀態(tài)下菌株H1對(duì)OPnEO的降解率為50%左右;而黃水娥等在研究中發(fā)現(xiàn)
          ，當(dāng)培養(yǎng)基中的Cr3+濃度高于1000 mg·L-1時(shí)，在游離狀態(tài)下菌株B5對(duì)Cr3+的去除率低于50%
          ，因此
          ，選用海藻酸鈉為混合菌Z1的固定化載體.
          


          


          　　圖 1 不同固定化材料固定混合菌Z1去除OPnEO的液相色譜圖(注：a表示以聚乙二醇為固定化材料，b表示以改性秸稈為固定化材料
          ，c表示以海藻酸鈉為固定化材料)
          


          　　3.2 海藻酸鈉固定化混合菌Z1去除 Cr3+的條件優(yōu)化3.2.1 環(huán)境因素對(duì)海藻酸鈉固定化混合菌Z1同步去除 Cr3+和OPnEO的影響
          


          　　單因素實(shí)驗(yàn)得出
          ，當(dāng)pH值為7時(shí)，Z1對(duì)Cr3+和OPnEO的同步去除率達(dá)到最大值62.7%和58.1%;當(dāng)OPnEO初始濃度為950 mg·L-1時(shí)
          ，Z1對(duì)Cr3+和OPnEO的同步去除率達(dá)到最大值63.1%和58.9%;當(dāng)溫度為30℃時(shí)
          ，Z1對(duì)Cr3+和OPnEO的同步去除率達(dá)到最大值64.6%和59.3%;當(dāng)去除時(shí)間達(dá)到7 d后，Z1對(duì)Cr3+和OPnEO的同步去除率在68.3%和73.5%左右
          ，后期增長(zhǎng)放緩;當(dāng)Cr3+初始濃度為900 mg·L-1時(shí)
          ，Z1對(duì)Cr3+和OPnEO的同步去除率達(dá)到最大值70.14%和75.36%.外加氮源胰蛋白胨對(duì)Z1同步去除Cr3+和OPnEO的促進(jìn)效果最大，去除率分別達(dá)到70.36%和76.51%
          ，實(shí)驗(yàn)同時(shí)還發(fā)現(xiàn)
          ，外加有機(jī)氮源對(duì)Z1同步去除Cr3+和OPnEO有促進(jìn)作用，無(wú)機(jī)氮源反而產(chǎn)生了抑制作用.
          


          　　3.2.2 固定化混合菌Z1去除Cr3+的Placket-Burman實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
          


          　　海藻酸鈉固定化混合菌Z1對(duì)Cr3+和OPnEO的去除具有一定的協(xié)同作用(表 3)
          ，在以往的研究中對(duì)于生物作用去除 Cr3+的研究相對(duì)較少
          ，且Cr3+的污染危害更大
          ，所以以Cr3+的去除率作為響應(yīng)值更有意義，由此在后續(xù)的響應(yīng)面優(yōu)化去除條件過程中以Cr3+作為響應(yīng)值.利用Design Expert8.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理
          ，Placket-Burman實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 3所示.
          


          　　表 3 響應(yīng)值為Cr3+去除率條件下的Placket-Burman實(shí)驗(yàn)結(jié)果
          


          


          　　從表 3可知
          ，實(shí)驗(yàn)組7中Cr3+的去除率最高，達(dá)到71.42%;實(shí)驗(yàn)組1中Cr3+的去除率最低僅為44.21%.運(yùn)用SPPS 19.1軟件進(jìn)行擬合
          ，得到方程Y=73.37-9.16X1+6.35X2-2.15X3+0.37X4-3.37X5+21.33X6.
          


          　　式中
          ，X1表示pH值;X2表示溫度;X3表示OPnEO;X4表示胰蛋白胨濃度;X5表示去除時(shí)間;X6表示Cr3+初始濃度.
          


          　　運(yùn)用Design Expert 8.0軟件分析得到模型的P值為0.0177，表明該回歸方程較顯著
          ，在研究區(qū)域內(nèi)具有良好的擬合性.表 3和表 4的結(jié)果表明Cr3+濃度
          、pH值和溫度對(duì)Z1去除Cr3+的效果影響較大.確定初始Cr3+濃度、pH值與溫度為影響Z1對(duì)Cr3+去除率的關(guān)鍵因素.
          


          　　表 4 響應(yīng)值為Cr3+去除率條件下的Placket-Burman結(jié)果分析
          


          


          　　3.2.3 固定化混合菌Z1去除Cr3+的最陡爬坡實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果
          


          　　初始OPnEO濃度950 mg·L-1
          、胰蛋白胨添加量為6%
          、培養(yǎng)時(shí)間為7 d，隨著初始pH和溫度的增加及Cr3+濃度的減小
          ，Z1對(duì)Cr3+的去除率出現(xiàn)先增大后減小.當(dāng)初始pH值為7.5
          ，Cr3+濃度為900 mg·L-1，溫度為30 ℃時(shí)
          ，Z1對(duì)Cr3+的去除率達(dá)到最大值.由此可知
          ，最大響應(yīng)值區(qū)域?yàn)榫幪?hào)3實(shí)驗(yàn)組，以這一組為中心點(diǎn)進(jìn)行響應(yīng)面分析
          ，得到Z1去除Cr3+的最陡爬坡實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果(表 5).
          


          　　表 5 固定化混合菌Z1去除Cr3+的最陡爬坡實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果
          


          


          　　3.2.4 固定化混合菌Z1去除Cr3+的最陡爬坡實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
          


          　　以Cr3+濃度
          、pH值和溫度2個(gè)因子為自變量，以Z1對(duì)Cr3+的去除率為響應(yīng)值
          ，設(shè)計(jì)3因素3水平響應(yīng)面分析試驗(yàn)(表 6).運(yùn)用Design Expert 8.0軟件對(duì)相關(guān)響應(yīng)面值進(jìn)行回歸分析處理
          ，得到二次多項(xiàng)式方程： Cr3+去除率=74.02-3.50A-12.52B-2.59C-2.19AB-0.018AC+3.41BC-13.47A2-11.76B2-13.21C2
          


          　　表 6 固定化混合菌Z1去除Cr3+的Box-Behnken 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果
          


          


          　　式中，Y為Z1對(duì)Cr3+的去除率;A
          、B
          、C分別表示初始pH值、Cr3+濃度
          、溫度.系數(shù)R2=0.9612
          ，表明方程具有良好的擬合度，可對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè).
          


          　　Box-Behnken 實(shí)驗(yàn)回歸分析結(jié)果如表 7所示
          ，根據(jù)表 7可知
          ，p<0.0001，說明該模型顯著.結(jié)合圖 2
          ，可更直觀的看出
          ，各因素之間具有交互作用，且各因素對(duì)固定化混合菌Z1去除Cr3+效率的影響不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系
          ，對(duì)響應(yīng)值的影響存在1極值點(diǎn).
          


          　　表 7 固定化混合菌Z1去除Cr3+的 Box-Behnken實(shí)驗(yàn)回歸分析結(jié)果
          


          


          


          　　圖 2 固定化混合菌Z1去除Cr3+的各影響因素及其交互作用的響應(yīng)面
          


          　　3.2.5 固定化混合菌Z1去除Cr3+的最佳條件
          


          　　根據(jù)表 7方差分析數(shù)據(jù)可知
          ，固定化混合菌Z1對(duì)Cr3+的去除率影響因素大小的排序?yàn)椋篊r3+濃度(B)﹥pH值(A)﹥溫度(C).通過Box-Behnken軟件得出A=7.64
          ，B=856.34，C=30.39
          ，即：初始pH 7.64
          、Cr3+濃度856.34 mg·L-1、溫度30.39 ℃.此時(shí)
          ，固定化混合菌Z1對(duì)Cr3+去除率的最大預(yù)測(cè)值為77.83%.
          


          　　3.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
          


          　　按照優(yōu)化后的固定化混合菌Z1對(duì)Cr3+去除條件(初始pH 7.64
          、Cr3+濃度856.34 mg·L-1、OPnEO初始濃度為950 mg·L-1
          、溫度30.39 ℃
          、外加2 mL胰蛋白胨條件下培養(yǎng)7 d)進(jìn)行3組平行實(shí)驗(yàn)
          ，實(shí)際檢測(cè)Z1對(duì)Cr3+的去除率達(dá)到77.69%
          ，實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值之間具有良好的擬合性，表明回歸方程能夠比較真實(shí)的預(yù)測(cè)各因素對(duì)海藻酸鈉固定化混合菌Z1對(duì)Cr3+去除的影響.將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與單因素實(shí)驗(yàn)條件下未進(jìn)行響應(yīng)面法優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較
          ，發(fā)現(xiàn)響應(yīng)面法優(yōu)化有利于海藻酸鈉固定化混合菌Z1對(duì)Cr3+的去除
          ，去除率提高了7%，這說明響應(yīng)面法能有效預(yù)測(cè)并優(yōu)化固定化混合菌Z1對(duì)目標(biāo)化合物的降解.同時(shí)
          ，在Cr3+的最佳去除條件下對(duì)海藻酸鈉固定混合菌Z1去除OPnEO的結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)
          ，得到OPnEO的去除率為76.68%，提高了1%左右
          ，該結(jié)果進(jìn)一步說明了海藻酸鈉固定化混合菌Z1同步去除Cr3+和OPnEO過程中具有一定的協(xié)同作用
          ，Shen等在其研究中也證實(shí)了這一點(diǎn).
          


          　　4 結(jié)論
          


          　　1) 以聚乙二醇、改性秸稈
          、海藻酸鈉3種材料為載體固定混合菌Z1
          ，在搖床轉(zhuǎn)速125 r·min-1，28 ℃培養(yǎng)48 h
          ，Z1對(duì)OPnEO的去除率分別為53.926%
          、46.99%、55.145%
          ，而Z1對(duì)Cr3+的去除率分別達(dá)到58.4%
          、54.2%、60.9%.所以在3種固定化載體材料中
          ，以海藻酸鈉為載體固定混合菌Z1對(duì)OPnEO和Cr3+的同步去除效果最好.
          


          　　2) 通過單因素實(shí)驗(yàn)確定pH 7.0
          、溫度30 ℃、OPnEO初始濃度950 mg·L-1
          、Cr3+初始濃度900 mg·L-1為固定化混合菌在Z1對(duì)Cr3+和OPnEO同步去除的最佳條件
          ，外加胰蛋白胨對(duì)海藻酸鈉固定混合菌Z1同步去除Cr3+和OPnEO的促進(jìn)效果最明顯.
          


          　　3) 通過響應(yīng)面法優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定海藻酸鈉固定混合菌Z1在初始pH 7.64